Nama Mata Kuliah : Teori Bilangan Kode Mata Kuliah/SKS : MAT- / 2 SKS Program Studi : Pendidikan Matematika Semester : IV (Empat)
Oleh : Nego Linuhung, M.Pd
Aritmetika Modulo Misalkan a adalah bilangan bulat dan m adalah bilangan bulat > 0. Operasi a mod m (dibaca a modulo m ) memberikan sisa jika a dibagi dengan m. Notasi: a mod m = r sedemikian sehingga a = mq + r, dengan 0 r < m. Bilangan m disebut modulus atau modulo, dan hasil aritmetika modulo m terletak di dalam himpunan {0, 1, 2,, m 1}
Kongruen Misalnya 38 mod 5 = 3 dan 13 mod 5 = 3, maka kita katakan 38 13 (mod 5) (baca: 38 kongruen dengan 13 dalam modulo 5). Misalkan a dan b adalah bilangan bulat dan m adalah bilangan > 0, maka a b (mod m) jika m habis membagi a b. Jika a tidak kongruen dengan b dalam modulus m, maka ditulis a / b (mod m). Contoh 1. 17 2 (mod 3) ( 3 habis membagi 17 2 = 15) 7 15 (mod 11 (11 habis membagi 7 15 = 22) 12 / 2 (mod 7) (7 tidak habis membagi 12 2 = 10 ) 7 / 15 (mod 3) (3 tidak habis membagi 7 15 = 22)
Contoh 1. Beberapa hasil operasi dengan operator modulo berikut: (i) 23 mod 5 = 3 dapat ditulis sebagai 23 3 (mod 5) (ii) 27 mod 3 = 0 dapat ditulis sebagai 27 0 (mod 3) (iii) 6 mod 8 = 6 dapat ditulis sebagai 6 6 (mod 8) (iv) 0 mod 12 = 0 dapat ditulis sebagai 0 0 (mod 12) (v) 41 mod 9 = 4 dapat ditulis sebagai 41 4 (mod 9) (vi) 39 mod 13 = 0 dapat ditulis sebagai 39 0 (mod 13)
Kekongruenan Lanjar Kekongruenan lanjar adalah kongruen yang berbentuk ax b (mod m) dengan m adalah bilangan bulat positif, a dan b sembarang bilangan bulat, dan x adalah peubah bilangan bulat. Nilai-nilai x dicari sebagai berikut: ax = b + km yang dapat disusun menjadi dengan k adalah sembarang bilangan bulat. Cobakan untuk k = 0, 1, 2, dan k = 1, 2, yang menghasilkan x sebagai bilangan bulat
Chinese Remainder Problem Pada abad pertama, seorang matematikawan China yang bernama Sun Tse mengajukan pertanyaan sebagai berikut: Tentukan sebuah bilangan bulat yang bila dibagi dengan 5 menyisakan 3, bila dibagi 7 menyisakan 5, dan bila dibagi 11 menyisakan 7. Pertanyaan Sun Tse dapat dirumuskan kedalam sistem kongruen lanjar: x 3 (mod 5) x 5 (mod 7) x 7 (mod 11)
TEOREMA (Chinese Remainder Theorem) Misalkan m 1, m 2,, m n adalah bilangan bulat positif sedemikian sehingga FPB(m i, m j ) = 1 untuk i j. Maka sistem kongruen lanjar x a k (mod m k ) mempunyai sebuah solusi unik modulo m = m 1 m 2 m n.
Contoh 2 Tentukan solusi dari pertanyaan Sun Tse di atas. Penyelesaian: Menurut persamaan (5.6), kongruen pertama, x 3 (mod 5), memberikan x = 3 + 5k 1 untuk beberapa nilai k. Sulihkan ini ke dalam kongruen kedua menjadi 3 + 5k 1 5 (mod 7), dari sini kita peroleh k 1 6 (mod 7), atau k 1 = 6 + 7k 2 untuk beberapa nilai k 2. Jadi kita mendapatkan x = 3 + 5k 1 = 3 + 5(6 + 7k 2 ) = 33 + 35k 2 yang mana memenuhi dua kongruen pertama. Jika x memenuhi kongruen yang ketiga, kita harus mempunyai 33 + 35k 2 7 (mod 11), yang mengakibatkan k 2 9 (mod 11) atau k 2 = 9 + 11k 3. Sulihkan k 2 ini ke dalam kongruen yang ketiga menghasilkan x = 33 + 35(9 + 11k 3 ) 348 + 385k 3 (mod 11).
Dengan demikian, x 348 (mod 385) yang memenuhi ketiga konruen tersebut. Dengan kata lain, 348 adalah solusi unik modulo 385. Catatlah bahwa 385 = 5 7 11. Solusi unik ini mudah dibuktikan sebagai berikut. Solusi tersebut modulo m = m 1 m 2 m 3 = 5 7 11 = 5 77 = 11 35. Karena 77 3 1 (mod 5), 55 6 1 (mod 7), dan 35 6 1 (mod 11), solusi unik dari sistem kongruen tersebut adalah x 3 77 3 + 5 55 6 + 7 35 6 (mod 385) 3813 (mod 385) 348 (mod 385)
Bilangan Prima (Basit) Defenisi: Sebuah bilangan bulat P > 1 dinamakan bilangan Prima (P prima) jika tidak ada bilangan d pembagi p, yang memenuhi 1<d<p. Defenisi ini di tingkat SD disederhanakan menjadi Bilangan Prima adalah bilangan yang hanya dapat dibagi 1 dan dengan bilangan itu sendiri. Bilangan yang bukan prima di sebut bilangan komposit.
Teorema: Tiap bilangan bulat n > 1 dapat dinyatakan sebagai hasil kali bilangan-bilangan prima Contoh: 23 adalah bilangan prima karena ia hanya habis dibagi oleh 1 dan 23. Karena bilangan prima harus lebih besar dari 1, maka barisan bilangan prima dimulai dari 2, yaitu 2, 3, 5, 7, 11, 13,. Seluruh bilangan prima adalah bilangan ganjil, kecuali 2 yang merupakan bilangan genap. Bilangan selain prima disebut bilangan komposit (composite). Misalnya 20 adalah bilangan komposit karena 20 dapat dibagi oleh 2, 4, 5, dan 10, selain 1 dan 20 sendiri.
Teorema (The Fundamental Theorem of Arithmetic). Setiap bilangan bulat positif yang lebih besar atau sama dengan 2 dapat dinyatakan sebagai perkalian satu atau lebih bilangan prima. Contoh 3. 9 = 3 3 (2 buah faktor prima) 100 = 2 2 5 5 (4 buah faktor prima) 13 = 13 (atau 1 13) (1 buah faktor prima)
Untuk menguji apakah n merupakan bilangan prima atau komposit, kita cukup membagi n dengan sejumlah bilangan prima, mulai dari 2, 3,, bilangan prima n. Jika n habis dibagi dengan salah satu dari bilangan prima tersebut, maka n adalah bilangan komposit, tetapi jika n tidak habis dibagi oleh semua bilangan prima tersebut, maka n adalah bilangan prima
Contoh 2. Tunjukkan apakah (i) 171 dan (ii) 199 merupakan bilangan prima atau komposit. Penyelesaian: (i) 171 = 13.077. Bilangan prima yang 171 adalah 2, 3, 5, 7, 11, 13. Karena 171 habis dibagi 3, maka 171 adalah bilangan komposit. (ii) 199 = 14.107. Bilangan prima yang 199 adalah 2, 3, 5, 7, 11, 13. Karena 199 tidak habis dibagi 2, 3, 5, 7, 11, dan 13, maka 199 adalah bilangan prima.